CZ32254U1 - Zařízení pro upínání obrobku - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technickým řešením je zařízení pro upínání obrobku tvořené kleštinou opatřenou otvorem pro obrobek, kde otvor se v kleštině přizpůsobí průměru obrobku, jenž se do kleštiny upíná za vnější válcovou plochu, přičemž kleština je uzpůsobená k upnutí do vřetena a je sestavena ze segmentů vzájemně oddělených pružně plastickou stěnou.

Dosavadní stav techniky

Technologie obrábění, která je jedním ze základních odvětví výrobní strojírenské technologie, navazuje na proces výroby polotovarů jiných technologií, jako je například slévání, tváření a nekonvenční metody obrábění. Ve výrobě jsou kladeny stále vyšší požadavky na dosažení maximální produktivity práce a také na hospodárnost výroby. Ty lze zvýšit zdokonalením technologického postupu. Jedním z jeho důležitých úseků je samotné upínání nástrojů a obrobků, a s tím také spojená správná volba upínacího zařízení. Při upínání nástrojů a obrobků je nutné se řídit určitými zásadami, je třeba klást důraz na bezpečnost a spolehlivost upnutí nástroje a obrobku. Důkladné upnutí má vliv na přesný tvar a rozměr obrobku, přesnost a jakost obráběného povrchu, opotřebení nástroje a také zkrácení času potřebného na upnutí, což se odráží i v celkovém strojním čase. Hlavním účelem upnutí obrobku je jeho ustavení do požadované polohy. Nutné je jeho pevné zajištění, tedy zabránění jeho uvolnění při působení řezných a odstředivých sil.

Každá obráběcí metoda vyžaduje vlastní nároky na upnutí obrobků a nástrojů. Na dnešním trhu existuje široká nabídka různých typů upínacích prvků. Ty lze dělit podle několika kritérií. Nej důležitějším z nich je způsob obrábění zahrnující jak metody soustružení, frézování a vrtání tak i další metody, kupříkladu o broušení, vyvrtávání a podobně. Volba upínacího zařízení závisí na operaci obráběcího procesu tvaru obrobku, jeho rozměru a hmotnosti, typu stroje, velikosti nástroje, požadované přesnosti obrábění, celkovém počtu vyráběných součástí či upínací síle nutné pro spolehlivý přenos kroutících momentů pracovního vřetena. V kusové a malosériové výrobě se používají jiná upínací zařízení než u sériové a hromadné výroby, kde se používají speciální zařízení v podobě přípravků, díky nimž se zkracuje čas potřebný k upínání a zvyšuje se kvalita součástí a zároveň se snižuje výrobní cena součástí. Správnost provedení upnutí má zejména vliv na tvar obrobku, přesnost obráběného povrchu, kvalitu obráběného povrchu a opotřebení nástroje. Požadavky na upínání nástrojů jsou zejména jednoduchost upnutí, dostatečná tuhost upnutí, bezpečnost upnutí. Nástroj by se mohl vlivem působení odstředivé síly a síly řezného odporu uvolnit, proto musí být v upínacím zařízení dobře zajištěn. Žádoucí jsou minimální náklady na provedení upnutí, spolehlivý přenos kroutícího momentu, rychlost výměny nástroje, soustřednost a vyváženost rotujících částí a přesnost upínání, která závisí zejména na přesnosti vlastního upínače, životnosti upínacího prostředku. Obrobek musí být v upínacím prostředku dobře zajištěn, aby se vlivem působení odstředivé síly a síly řezného odporu neuvolnil. Při upínání obrobku u soustružení se musí hledět na tvar a rozměr obrobku. Dále je potřeba přihlédnout k poměru délky k průměru, jeho hmotnosti a na požadovanou přesnost obráběné plochy.

Nejčastěji užívaným upínacím prostředkem na soustruhu je univerzální sklíčidlo. Využívá se vkusové i sériové výrobě. Slouží jak kupnutí válcových součástí menších rozměrů, tak i obrobků větších rozměrů. U nich je ale nutné použít hrot koníku, o který se opře druhý konec součásti. Součásti lze upínat za vnější i vnitřní plochu. Podle počtu pohyblivých upínacích čelistí rozeznáváme tříčelisťová, čtyřčelisťová a méně častá dvoučelisťová sklíčidla. Aby při působení upínacích a řezných sil při soustružení nedocházelo k deformaci obrobku, je nutné upínat do univerzálního sklíčidla pouze ty obrobky, které jsou dostatečně tuhé. Taktéž vyložení obrobku,

- 1 CZ 32254 UI vyčnívající konec obrobku, by nemělo překročit pětinásobek jeho průměru. Jinak musí bát volný konec obrobku podepřen otočným hrotem koníku. Tento upínací prostředek se volí jen v případě, kdy je osa obráběné plochy totožná s osou soustružení, tedy s vřetenem soustruhu. Univerzální sklíčidlo tak obrobek zároveň středí. Přesnost tohoto středění závisí na samotné konstrukci sklíčidla, která je dána přesností jeho výroby. Dalším hojně užívaným prostředkem je kleština. Ta slouží pro upínání součástí z tyčového materiálu menších průměrů. Používá se hlavně v sériové a hromadné výrobě. Otvor v kleštině se tvarem přizpůsobí tvaru obrobku, který se do ní upíná za vnější válcovou plochu. To usnadňuje samotnou práci kleštiny, která se nemusí rozevírat více, než je třeba, a tím je i její sevření snadnější a rychlejší. Kleština je nejčastěji ocelové kalené pouzdro kuželového tvaru. Její čelisti vzniknou tak, že se po jejím obvodu do necelé její délky několikrát nařízne. Čelisti se svírají a zároveň tím upínají materiál, pomocí tažného šroubu, který kleštinu vtáhne do kuželové dutiny tělesa hlavy. Aby nebylo třeba velké posouvací a upínací síly vůči materiálu, tak kleština a dutina tělesa hlavy na sebe nedosedají celou plochou, ale jen okraji. Jednou z předností kleštiny je, že nepoškozuje čistě obrobený povrch součásti. Přesnost obrobené plochy součásti je tak poměrně vysoká. To záleží samozřejmě také na samotné konstrukci kleštiny a volbě materiálu. Tento způsob upnutí zaručuje správnou souosost upnutého obrobku a lze jej použít i pro upínání tenkostěnných součástí, protože kontakt kleštiny s upnutou součástí je ve větší ploše. Nevýhodou těchto upínacích prvků je malý rozsah jmenovitých průměrů kleštin.

Existují kleštiny, jež jsou tvořeny dvěma a více segmenty, které jsou spojeny pružně plastickými materiály, tím jsou eliminovány vibrace při obrábění vedoucí k možným nepřesnostem výroby.

Známá provedení kleštin jsou popsána v patentových spisech EP 0178434 AI či US 2018099336. Ve spisu EP 1602426 je popsáno upínací zařízení k polohově přesné fixaci kleštiny na sklíčidle, kde je součástí zařízení kleština s plochým čelem. Obdobné řešení upínací kleštiny pro obrobky rotujících součástí se stupňovitým tvarem do vřeten obráběcích strojů je známo z dokumentu CZ 247681.

V dokumentu EP 0263780 je popsáno řešení kleštiny, která je opatřena oběžnou okrajovou lištou opatřenou otvory, jichž prostřednictvím je možná fixace na sklíčidle.

Takováto řešení neumožňují výrazně jednoduchý přístup nástroje k obrobku, z důvodu tvaru kleštiny či držáku je nutné vykonávat poměrně zdlouhavé posuvy a přísuvy nástroje, popřípadě výměnu držáku či nástroje za jiný tvarově vhodnější, jelikož těleso držáku a kleštiny může bránit dostupnosti nástroje do prostoru obrobku. To alespoň částečně eliminuje provedení předloženého řešení vynálezu.

Podstata technického řešení

Technickým řešením je zařízení pro upínání obrobku je tvořené kleštinou, která je opatřen otvorem pro obrobek. Otvor se v kleštině přizpůsobí průměru obrobku, jenž se do kleštiny upíná za vnější válcovou plochu. Kleština je uzpůsobená k upnutí do vřetena a je sestavena ze segmentů, které jsou vzájemně oddělené pružně plastickou stěnou. Kleština je na svém čele zakončena výstupkem. Vnitřní povrch výstupku obklopuje vložený obrobek. Kleština je na čele zakončena výstupkem, rovněž sestaveným ze segmentů, jehož vnitřní povrch obklopuje obrobek, přičemž mezi čelem kleštiny a výstupkem je přechod ve tvaru plynulé vyduté křivky. Variantně může být ve tvaru rádiusu, hyperboly či jiné křivky. To je ovlivněno velikostí řezných sil, průměrem či vyložením obrobku.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněn izometrický pohled na zařízení k upnutí obrobku, na obr. 2 je znázorněno toto zařízení za pomocí pohledu shora, na obr. 3 je znázorněn boční pohled na zařízení

-2CZ 32254 UI s naznačeným nástrojem.

Příklad uskutečnění technického řešení

Zařízení pro upínání obrobku je tvořené kleštinou K, která je opatřena otvorem pro obrobek. Otvor se v kleštině K přizpůsobí průměru obrobku, jenž se do kleštiny K upíná za vnější válcovou plochu. Maximální upínací průměr je v tomto příkladném provedení o velikosti 30 mm. Kleština K je uzpůsobená k upnutí do sklíčidla a je sestavena ze segmentů S, které jsou vzájemně oddělené pružně plastickou stěnou P. Kleština K je na svém čele zakončena výstupkem V. Vnitřní povrch výstupku V obklopuje vložený obrobek. Průměr výstupku V je výrazně menší než průměr kleštiny K. Kleština K je na čele K1 zakončena výstupkem V o délce 50 mm, rovněž tvořeným segmenty S, jehož vnitřní povrch obklopuje obrobek, přičemž mezi čelem K1 kleštiny K a výstupkem V je přechod ve tvaru plynulé vyduté křivky. Tato křivka je ve tvaru rádiusu. Vložením obrobku do prostoru kleštiny K a následným utažením za pomocí hydrauliky do sklíčidla dojde k zafixování polohy obrobku, který má být obroben. Vzhledem k tomu, že přechod mezi čelem kleštiny K a výstupkem V je ve tvaru plynulé vyduté křivky, je u nástroje, respektive držáku, podle potřeby snáze proveditelný posuv či přísuv, a není třeba nástroj znovu upínat či měnit, aby byla zajištěna jeho dostupnost do prostoru k obráběnému polotovaru v důsledku tvaru kleštiny, která ve standardních provedeních mnohdy znemožňuje posuv a přísuv nástroje k obrobku. Sekundárním efektem takového tvaru kleštiny s výstupkem je i skutečnost, že dochází ke snadnějšímu odstranění otřepů vznikajících během obrábění.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je určeno pro bezpečné a efektivní upínání obrobků zejména menších průměrů pro strojírenské technologické operace jako je kupříkladu soustružení.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro upínání obrobku tvořené kleštinou (K) opatřenou otvorem pro obrobek, kde otvor se v kleštině (K) přizpůsobí průměru obrobku, jenž se do kleštiny (K) upíná za vnější válcovou plochu, přičemž kleština (K) je uzpůsobená k upnutí do vřetena a je sestavena ze segmentů (S) vzájemně oddělených pružně plastickou stěnou (P), vyznačující se tím, že kleština (K) je na čele (Kl) zakončena výstupkem (V), rovněž sestaveným ze segmentů (S), jehož vnitřní povrch obklopuje obrobek, přičemž mezi čelem (Kl) kleštiny (K) a výstupkem (V) je přechod ve tvaru plynulé vyduté křivky.